电势、电势差.ppt

1、第六章 静电场,电势能、电势,一.功的计算,二.电场力做功的特点,a,b,在电场中移动电荷时，电场力做功与路径无关，只与始末位置有关，可见电场力做功与重力做功相似 在匀强电场中，电场力做的功,在非匀强电场中：W=qU(q要带正负),二.电场力做功的特点,如图所示，带电量为-q， 质量为m的小球，自A 点由静止释放，求小球 到最低点时的速度V和 到最低点B时小球对绳子的拉力T（已知绳长为L）,电荷量为+q、+q和-q的三 个带电小球，固定在变长 为a的绝缘三角形框架的三 个顶点处，冰置于场强为E 的匀强电场中，如图所示， 若此三角形绕穿过其中心O垂直于三角形所在平面的轴顺时针转过1200，则在此

2、过程中电场力做功的大小为多少？,例.在电场中把电量为210-9C的正电微粒，由A点移到B点，除电场力外，其它力做的功为610-5J，微粒的动能增加了810-5J，则UAB=？若把电量为310-9C的负电微粒由B点移到A点，电场力做功WBA=？,三.电势能,1.定义：电荷在电场中具有的势能电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势点（零势能位置）时电场力所做的功,电势能的决定因素 a.电场；b.电荷(电量和电性)；c.零势能面,通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在接地 处的电势能规定为零,三.电势能,电场力做功与电势能变化的关系 电场力做的正功电势能减少； 电场力做负功电势

3、能增加； 电场力做多少功，电势变化多少,判断两点电势能高低的方法:电场力做功 判断出电场力的方向与速度v的关系；成锐角做正功，成钝角做负功，成直角不做功,下列关于电荷在电场中电势能的说法正确的是() A.电荷在电场强度大的地方，电势能一定大 B.电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零 C.电荷只在电场力的作用下从某点移动到另一点，电荷的电势能一定减少 D.电荷只在电场力的作用下从某点移动到另一点，电荷的电势能可能增加，也可能减少,(2012重庆模拟)如图所示， 正点电荷Q产生的电场中， 已知A、B间的电势差为U， 现将电荷量为q的正点电荷 从B移到A，则() A外力克服电场力做功QU，电势能

4、增加qU B外力克服电场力做功qU，电势能增加QU C外力克服电场力做功qU，电势能增加qU D外力克服电场力做功QU，电势能减少QU,如图所示，实线表示电场 线，虚线表示只受电场力 作用的电荷运动轨迹，a、 b为运动轨迹上的两点，可 以判定 () A电荷在a点速度大于在b点速度 B电荷为负电荷 C电荷在a点的电势能大于在b点的电势能 Da点的电势低于b点的电势,如图所示，一带电粒子以某速度 进入竖直向上的匀强电场中，仅 在电场力作用下形成图中所示的 运动轨迹，M点为轨迹的最高点 下列判断正确的是 (),A该粒子带负电 B粒子在最高点M的速率为零 C粒子在电场中的电势能始终在增加 D粒子在电场

5、中加速度先变小再变大,A,如图所示，竖直向上的匀强电场中， 绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上， 上面放一质量为m的带正电小球，小 球与弹簧不连接，施加外力F将小球 向下压至某位置静止现撤去F，小 球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2，小球离开弹簧时速度为v，不计空气阻力，则上述过程中(),A小球与弹簧组成的系统机械能守恒 B小球的重力势能增加W1 C小球的机械能增加W1mv2/2 D小球的电势能减少W2mv2/2,B,如图所示，真空中的匀强电场 与水平方向成15角，AB直线 垂直匀强电场E，现有一质量 为m、电荷量为q的小球在A 点以初速度大小为v0方向

6、水平 向右抛出，经时间t小球下落到C点(图中未画出)时速度大小仍为v0，则小球由A点运动到C点的过程中，下列说法正确的是(),A小球的电势能减小 B电场力对小球做功为零 C小球的机械能一定减小 DC可能位于AB直线的左侧,C,等量同种带正电的点电荷 的连线和其中垂线如图所 示一个带负电的试探电 荷，先从图中a点沿直线移 到b点，再从b点沿直线移 到c点，则 () A试探电荷所受电场力的方向一直不变 B试探电荷所受电场力的大小一直增大 C试探电荷的电势能一直减少 Da、b、c三点的电势为：abc,CD,四.电势,1.物理意义：电场给电荷施加能的本领,2.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷

7、量的比值,4.矢标性：电势是标量， 其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比电势零点高(低) 5.相对性：电势具有相对性，同一点的电势因零势点的选取的不同而不同,四.电势,1.将一个正电荷从无穷远处移入电场中的M点，电场力做功W1=610-9J，若将一个等量的负电荷从电场中N点向无穷远处，电场力做功W2=710-9J，则MN两点的电势的高低？,四.电势,6.电势高低的判断依据： 顺着电场线的方向电势降低！,电势与电场轻度E是从不同的侧面描述电场，故两者在数值上没有必然的联系！场强为零的区域电势不一定为零；电势为零的区域场强不一定为零1 电势的高低是根据电场线的走向判断而电场强度的大小是根据电

8、场线的疏密来确定,五.等势面,1.定义：电场中电势相等的点组成的线（面），称为等势线（面）,等势面上各点的电势相等，但电场强度不一定相等！等势面上任意两点间的电势差为零。,五.等势面,匀强电场的等势面,1.等势面是一组平行且等间距的直线。 2.电场线垂直于等势面，从电势高的等势面指向电势低的等势面,五.等势面,如图所示是一个匀强电 场的等势面，每两个相 邻等势面相距2 cm，由 此可以确定电场强度的 方向和数值是() A竖直向下，E100 V/m B水平向左，E100 V/m C水平向左，E200 V/m D水平向右，E200 V/m,B,如图所示，三条平行且等间距 的虚线表示电场中的三个等势

9、 面，其电势分别为10 V、20 V 、30 V实线是一带负电荷的 粒子仅在电场力的作用下在该 区域内运动的轨迹，对于轨迹上的a、b、c三点，下列说法中正确的是 () A带电粒子一定是先经过a，再到b，然后到c B带电粒子在三点所受电场力的大小FbFaFc C带电粒子在三点动能EkcEkaEkb D带电粒子在三点电势能的大小相等,五.等势面,C,五.等势面,以点电荷为球心的一簇球面,五.等势面,以点电荷为球心的一簇球面,五.等势面,连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高,五.等势面,连线的中垂面上的电势为零,五.等势面,等势面的特点,等势面一定和电场线垂直 等势面上各点电势相等，在等

10、势面上移动电荷时电场力不做功 电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面 电场线越密的地方，等差等势面越密.,等势面的特点,点电荷Q1、Q2共同产生的静电场的等势面如图中实线所示，标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势，a、b、c是等势面上的点，下列说法正确的是(),A.点电荷在d点受电场力的方向指向Q1 B.b点的场强与d点的场强大小相等 C.把1 C的点电荷从c点移到d点过程中电场力所做的功等于3 kJ D.把1 C的点电荷从a点移到c点过程中电势能减少1 kJ,D,等势面的特点,D,如图所示，虚线a、b、c代 表电场中的三个等势面，相 邻等势面之间的电势差相等， 即UabUbc，实线

11、为一带负 电的质点仅在电场力作用下 通过该区域时的运动轨迹， P、R、Q是这条轨迹上的三点，R同时在等势面b上，据此可知 (),A.三个等势面中，c的电势最低 B.带电质点在P点的电势能比在Q点的小 C.带电质点在P点的动能与电势能之和比在Q点的小 D.带电质点在R点的加速度方向垂直于等势面b,等势面的特点,ABD,如图所示，虚线a、b、c代 表电场中的三个等势面，相 邻等势面之间的电势差相等， 即UabUbc，实线为一带正 电的质点仅在电场力作用下 通过该区域时的运动轨迹， P、Q是这条轨迹上的两点据此可知( ) A三个等势面中，c的电势最高 B带电质点通过P点时的电势能较Q点大 C带电质点

12、通过P点时的动能较Q点大 D带电质点通过P点时的加速度较Q点大,等势面的特点,在一个水平面上建立x轴，在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小E6.0105 N/C，方向与x轴正方向相同在O处放一个电荷量q5.0108 C，质量m1.0102 kg的绝缘物块物块与水平面间的动摩擦因数0.20，沿x轴正方向给物块一个初速度v02.0 m/s，如图10所示(g取10 m/s2)试求： (1)物块向右运动的最大距离； (2)物块最终停止的位置,五.电势差(U),1.定义 ：电场中两间电势的差值,2.计算：电荷q在电场中A、B两点间移动时，电场力所做的功WAB跟它的电荷量q的比值，

13、叫做A、B间的电势差，也叫电压,3.公式：UABWAB/q.单位：伏(V),五.电势差(U),4.电势差UAB由电场中A B两点的位置决定的，与移动的电荷q、电场力做的功WAB无关，与零电势点的选取也无关,5.电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积即UEd，也可以写作EU/d,五.电势差(U),在如图所示的电场中，把点电荷q=+210-11C，由A点移到B点，电场力做功WAB=410-11J。A、B两点间的电势差UAB等于多少？B、A两点间的电势差UBA等于多少？,五.电势差(U),判断下列说法正确与否： (1)电势差与电势一样，是相对量，

14、与零电势点的选取有关 (2)电势差是一个矢量，有正值和负值之分 (3)由于电场力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关 (4)A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同而改变，所以UABUBA,五.电势差(U),下列说法正确的是() AA、B两点的电势差等于将正电荷从A点移到B点时电场力所做的功 B电势差是一个标量，但是有正值或负值之分 C由于电场力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关 DA、B两点的电势差是恒定的，不随零电势面的不同而改变，所以UABUBA,BC,1比较电势高低的方法 (1)沿电场线方向

15、，电势越来越低 (2)判断出UAB的正负，再由UABAB，比较A、B的大小，若UAB0，则AB，若UAB0，则AB. (3)取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低,电势高低及电势能大小的判断,电势高低及电势能大小的判断,2电势能大小的比较方法 (1)做功判断法 电场力做正功时电势能减小；电场力做负功时电势能增大(对正、负电荷都适用) (2)依据电势高低判断 正电荷在电势高处具有的电势能大，负电荷在电势低处具有的电势能大 (3)能量守恒法：在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，电势能增加,如图所示，xOy平面内有一匀 强电场，场强为E，方向未知 ，电场线跟x轴的负方向夹角 为，电子在坐标平面xOy内， 从原点O以大小为v0方向沿x轴 正方向的初速度射入电场，最后打在y轴上的M点电子的质量为m，电荷量为e，重力不计则(),AO点电势高于M